JPH03184770A - 金属の表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、例えば、金属を素材とする機械構造用部品
の表面処理を行うのに利用される金属の表面処理方法に
関するものである。 （従来の技術） 例えば、金属を素材とする自動車用部品には。 硬化処理後に防錆処理を施すものが少なくなく、このよ
うな硬化処理後に防錆処理を施すものとして例えばスプ
リング等がある。 この種のスプリング等において、硬化処理後に防錆処理
を施すにあたっては、水素脆性をきらうことから、電気
めっきやカチオン型の電着塗料を適用することができず
、ジンクリッチプライマー等の水素脆性を伴なわない塗
装により行っているのが一般的である。 しかしながら、自動車の耐用年数の長期化により、塗装
のみでは自動車への取付部位によっては防錆性が不十分
であると予想されるものについては、耐久性をより一層
向上させるために、素材の疲れ強さの向上とともに、防
錆塗膜下にめっきを施すことが不可欠である。 そこで、素材の疲れ強さを向上させるために。 およそ粒径１ｍｍ以下のスチールショツト材（鋼球や鋼
製のカットワイヤ等）を金属表面に投射することにより
疲労強度を高めるショットピーニング方法や、スチール
ショツト材と鉄−亜鉛系のコーティング用合金粉とから
なるメカニカルブレーティング用混合粉体を用いてこれ
を金属表面に投射することによりめっきを施す機械投射
表面処理方法などがあった（後者の機械投射表面処理方
法としては、例えば、特開昭６１−３８８７０号公報に
開示されたものがある）。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、スプリング、ネジ−ポルト類。 クランプ、ブラケット、ヒンジ等の自動車部品などにお
いて、′表面処理を行うに際し、前者のショットピーニ
ング方法では、素材の疲れ強さの向上には効果があるも
のの耐食性の向上を期待することはできず、また、後者
の機械投射表面処理方法ではピーニング効果がほとんど
ないとともに、従来のメカニカルブレーティング用混合
粉体を用いた機械投射表面処理方法では、この表面処理
後に電着塗装（厚さ例えば約２０ｐｍ）や一般的な溶剤
型の焼付塗装（厚さ例えば約１０ｇｍ）を行った場合に
、耐水試験（例えば、約４０°Ｃの純水に２４０時間浸
漬する試験）や塩水噴霧試験を実施したときに塗装表面
の全体にわたって粉がふいたような白さびが発生するこ
とがあり、商品性を損ねることもありうると共に、仕上
外観（光沢）が良くないことがあるという課題を有して
いた。 （発明の目的） この発明は、このような従来の課題にかんがみてなされ
たもので、機械投射による表面処理を行った際に、めっ
き処理と同時にピーニング作用が得られるため、素材の
防錆と疲れ強さの向上とが同時に可能であると共に、塗
装後の仕上外観（平滑性、光沢性）を向上させることが
可能であり、塗装面に白さびが発生せず耐食性の優れた
ものとすることが可能である金属の表面処理方法を提供
することを目的としている。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段） 本発明に係わる金属の表面処理方法は、金属の機械投射
による表面処理方法において、粒径０．２〜２．０ｍｍ
の亜鉛めっき鉄粉、亜鉛・鉄合金めっき鉄粉、亜鉛・ニ
ッケル合金めっき鉄粉、亜鉛・ニッケル・コバルト合金
めっき鉄粉。 亜鉛粉、亜鉛・鉄合金粉、亜鉛・ニッケル合金粉、亜鉛
・ニッケル・コバルト合金粉より成る群より選ばれる少
なくとも１種の粉末と、粒径０．４〜２．０ｍｍのセラ
ミクス製ボール，粒径０．４〜２．０ｍｍのガラスビー
ズより成る群より選ばれる少なくとも１種の粒体との混
合物（前者の粉末／後者の粒体＝４０〜９０７６０〜１
０（容量比））を用いて機械投射する構成としたことを
特徴としており、このような金属の表面処理方法の構成
を前述した従来の課題を解決するための手段としている
。 この発明に係わる金属の表面処理方法は、特定の粉末と
特定の粒体との混合物を用いて機械投射することを特徴
とするものであるが、前者の粉末としては、亜鉛めっき
鉄粉、亜鉛・鉄合金めっき鉄粉、亜鉛・ニッケル合金め
っき鉄粉、亜鉛・ニッケル・コバルト合金めっき鉄粉、
亜鉛粉、亜鉛・鉄合金粉、亜鉛・ニッケル合金粉、亜鉛
・ニッケル・コバルト合金粉より成る群より選ばれる少
なくとも１種の粉末が用いられる。 また、後者の粒体としては、一般的なスチールショツト
材であるとめつき付着量のばらつきが大きくなったり付
着量そのものが少なくなったりするので、この発明にお
いては、セラミクス製ポールおよびガラスビーズより成
る群より選ばれる少なくとも１種の粒体を用いることと
した。 そして、この発明に係わる金属の表面処理方法では、粒
径０．２〜２．０ｍｍの前記粉末と、粒径０．４〜２．
０ｍｍの前記粒体との混合物を用いて機械投射する構成
としているが、この場合、前記粉末の粒径が０．２ｍｍ
よりも小さいと、機械投射後におけるめっきの付着量が
少なくなるので好ましくなく、前記粉末の粒径が２．０
ｍｍよりも大きいとめっきの付着量が部品の部位によっ
てばらつきやすくなり、この結果耐食性がばらついて安
定しないものになることがあるので好ましくない。 また、前記粒体の粒径が０．４ｍｍよりも小さいとピー
ニング効果が少なくなるので好ましくなく、反対に粒体
の粒径が２．０ｍｍよりも太きくなると、腐食試験にお
いて塗膜上に白さびが発生するのをおさえることができ
なくなるので好ましくない。 そして、前記粉末と粒体との混合比は、前者の粉末／後
者の粒体＝４０〜９０７６０−１０　（容量比）の範囲
となるようにしているが、この場合、粉末の割合が４０
容量％よりも少ないと、すなわち粒体の割合が６０容量
％よりも多いとめっきの付Ｈｍが少なくなるので好まし
くなく、粉末の割合が９０容量％よりも多いと、すなわ
ち粒体の割合が１０容量％よりも少ないとＬＭ上に自さ
びが発生するのをおさえることができず、また、ピーニ
ング効果が小さくなるので好ましくない。 ところで、この発明に係わる金属の表面処理方法におい
て、塗膜上の白さび発生をおさえることができる確たる
理由は定かではないが、従来の機械投射めっきでは、第
２図に示すように、金属５１の表面にめっき層５２が形
成されたのちの状態において、金属５１の表面粗さ（Ｒ
ａ）が約１０ＪＬｍ程度もあるため、電着塗膜５３の厚
さが薄かったりばらついたりして、電着量ｆｌＪ５３が
表面の凸部をおおいきれずに電着塗装時のガス発生孔（
ガス抜は孔）となるため、自さびが発生することがある
ものと推定される。また、仕上外観についても同じ理由
で光沢の悪いものになることがあるものと推定される。 これに対して、この発明に係わる金属の表面処理方法で
は、第１図（ａ）に示すように、金属１の表面にめっき
層２が形成されたのちの状態において、金属１の表面粗
さ（Ｒａ）がＩＪＬｍ以下と平担になっているため電着
塗膜３の厚さがほぼ均一なものとなり、電着塗装時に形
成されたガス発生孔（ガス抜は孔）は、焼付後において
第１図（ｂ）に示すように、電着塗膜３の流動によりな
くなってしまい、電着塗膜３の表面はほとんど平担なも
のとなることから、電Ｍ塗膜３の表面に白さびが発生し
なくなると共に、仕上外観が向上するものと考えられる
。 この発明に係わる金属の表面処理方法において、表面処
理の対象となる金属としては、各種のものがあるが、実
用的には、鉄、鋼、アルミニウム、銅、チタンおよびそ
れらの合金がある。 これらのうち、アルミニウム合金よりなる金属部品では
、ショットピーニングによって疲れ強さは向上するもの
の、塗装がかなり困難であるため、陽Ｊ４ｉ酸化法によ
る表面処理を行う必要が生じる場合がある。とくに、Ａ
　Ａ、−Ｚ　ｎ　−Ｍ　ｇ系合金（ＡＩＳＩ　　７０７
５合金）を素材とするものでは応力腐食割れを起こしや
すく、金属部品の耐食性を向上させ得る安価な表面処理
法が望まれることがある。 また、チタン合金よりなる金属部品においてもショット
ピーニングによる疲れ強さ向上の効果はあるが、塗装が
困難であるという課題を有している。 （発明の作用） この発明に係わる金属の表面処理方法では、粒径を特定
しためっき用金属粉末と、粒径を特定したセラミクス製
ボール，ガラスビーズよりなる粒体との混合物を用いて
機械投射するようにしているので、良好なショットピー
ニング効果が得られると共に、機械投射後の金属部品の
表面粗さは小さなものとなり、その後の塗装において塗
膜厚さが均一なものとなるので、金属部品の表面は塗膜
によって良好におおわれるものとなり、白さびの発生な
どといった不具合が解消されると共に、光沢性のよい仕
上外観のすぐれた金属部品になる。 （実施例） 次にこの発明に係わる金属の表面処理方法の実雄側を比
較例と共に説明する。 ここでは、第３図に示す金属の機械投射による表面処理
装置を用いた。 この表面処理装置は、特定の粒径を有する粉末と特定の
粒径を有する粒体との混合物１１が供給用ホッパー１２
内に収容してあり、この混合物１１は、この混合物１１
の装置内への流入量をコントロールする流入計１３を経
てメインホッパー１４内に供給できるようにしである。 そして、メインホッパー１４内の混合物１１は投射容器
１５の上部に設けたロータ弐投射装置１６によって投射
され、同じく投射容器１５内に設けた処理物（金属部品
）１７に衝突する。このとき２処理物（金属部品）１７
はモーター１８によって回転している。 次いで、処理物（金属部品）１７に衝突したのちの混合
物１１は、投射容器１５の下部に設けたスクリューコン
ベア１９によって第３図左方向に送られ、続いてパケッ
トコンベア２０によって第３図上方向に送られ、さらに
遠心分離式分級器２１内に送り込まれて分級され、廃棄
すべき混合粉末２２は排出量コントロール用の流量計２
３を経て排出され、分級された再使用可能な混合物１１
は前記メインホッパー１４内に再度送り込まれて再び機
械投射による表面処理に供される構造となっているもの
である。 この実施例および比較例においては、処理物（金属部品
）１７として、第１表に示す組成を有しかつ第２表に示
す工程で作製した機械構造用炭素鋼（Ｓ４０Ｇ）よりな
るものと、第３表に示す工程で作製した自動車用加工性
熱間圧延高張力鋼板（ＳＰＦＨ６０）よりなるものと、
第４表に示す組成を有しかつｗＳＳ表に示す工程で作製
したアルミニウム合金（ＡＡ　　７０７５）よりなるも
のと、第６表に示す組成を有しかつ第７表に示す工程で
作製したチタン合金（Ｔｉ−６ＡＭ−４Ｖ）よりなるも
のを用いた。 第 表 第 表 第 表 そして、上記処理物（金属部品）１７を表面処理装置の
投射容器１５内に設置し、第８表に示すように、粉末と
粒体との混合割合を１０／９０〜９０／１０（容量％）
の範囲とするとともに、投射速度（周速）を５５〜１０
０ｍ／秒とし、投射量を約６０ｋｇ／分、投射時間を１
０分として混合物１１の投射による機械的表面処理を行
った。 そして、このような表面処理条件による機械投射を行っ
たのちにおいて、耐食性、密着性および疲労強度を調べ
た。 これらのうち、耐食性の評価にあたっては供試材として
板厚約２ｍｍ、板幅的７０ｍｍ、板長約１５０ｍｍの平
板を用い、前記機械投射による表面処理を行った後、カ
チオン型電着塗料を塗装したのち焼付して２０ｇｍ厚さ
の塗膜を形成し、次いでＪＩＳ　　Ｚ　　２３７１に準
じた塩水噴霧試験を５００時間行って評価した。 また、密着性の評価にあたっては、同じく板厚約２ｍｍ
、板幅的７０ｍｍ、板長約１５０ｍｍｃ７）平板を用い
、前記機械投射による表面処理を行った後、カチオン型
電着塗料を塗装したのち焼付して２０ｕＬｍ厚さの塗膜
を形威し、次いでＪＩＳに準じたごばん目密着性試験を
行い、初期および４０°Ｃ純水浸漬２４０時間後の密着
性を評価した。 さらに、疲労強度の評価にあたっては、第４図（ａ）（
ｂ）に示すように、ＩＨ＝９０ｍｍ。 ｆＬ２　　＝２５ｍｍ、１３　　＝４０ｍｍ、ｆＬ４　
　＝９ｍｍ、　　ＩＬ５　　＝　　１　２ｍｍ、Ｄ＝６
ｍｍ、Ｒ＝４６ｍｍ、１７　＝３０ｍｍ、　！；ＬＢ　
＝４ｍｍの平面的

【１両振り疲労試験片を用いて加振周
波数２０Ｈｚで両振りする疲労試験を行った。 これらのうち、耐食性および密着性の評価結果を７５９
表に示し、疲労強度の評価結果を第５図（素材が３４０
Ｃである場合）、第６図（素材が５ＰＦＨ６０である場
合）、第７図（素材がアルミニウム合金である場合）お
よび第８図（素材がチタン合金である場合）に示す。 第９表に示す結果より明らかなように１粒体を用いない
比較例１では、塗膜上の白さび発生をおさえることがで
きず、耐水２４０時間後の外観もあまりよくないことが
明らかであり、また、粉末の７社が少なすぎる比較例２
の場合にはめっきの付着ＩＪＳ、が少ないため耐食性が
あまり良くなく、さらに、拉体としてスチールショツト
材を用いた比較例３の場合には表面の凹凸が大きいため
耐食性があまり良くなく、さらにまた、機械投射による
めっきを行わない比較例４．５の場合には密着性が著し
く悪く、さらにまた、粉末の量が少なすぎる比較例６，
７においても密着性に若干劣るものになっていることが
認められた。 これに対して、この発明を満足する実施例１〜５ではい
ずれも自さびの発生がなく耐食性および密着性にすぐれ
ていることが認められた。 また、第５図ないし第８図に示した疲労強度試験結果よ
り明らかなように、この発明に従って機械投射による表
面処理を行った場合には、ピーニング効果が得られるこ
とから、未処理のものに比べて疲労強度を向上できるこ
とが確かめられた。 【発明の効果】 この発明に係わる金属の表面処理方法は、特定の粒径を
有するめっき用粉末と、特定の粒径を有するセラミクス
製ポールやガラスビーズよりなる粒体とを特定割合で混
合した混合物を用いてこれを機械投射するようにしてい
るので１機械投射による表面処理を行った際に、めっき
処理と同時にピーニング作用が得られるため、素材の防
錆と疲れ強さの向上とを同時に実現することが可能であ
ると共に、塗装後の仕上外観（平滑性、光沢性）を向上
させることが可能であり、塗装面に白さびが発生せず耐
食性の優れたものとすることが可能であるという著しく
優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）はこの発明による金属の表面処理方
法のそれぞれ電着塗装後焼付前および焼付後の表面状態
を示す各々模型的説明図、第２図は従来の金属の表面処
理方法による焼付後の表面状！、！；を示す模型的説明
図、第３図は機械投射による表面処理装置の概略構成を
示す説明図、第４図（ａ）（ｂ）は疲労試験片の各々正
面図および側面図、第５図、第６図、第７図および第８
図はいずれも疲労強度試験結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属の機械投射による表面処理方法において、粉
   径０．２〜２．０ｍｍの亜鉛めっき鉄粉，亜鉛・鉄合金
   めっき鉄粉，亜鉛・ニッケル合金めっき鉄粉，亜鉛・ニ
   ッケル・コバルト合金めっき鉄粉，亜鉛粉，亜鉛・鉄合
   金粉，亜鉛・ニッケル合金粉，亜鉛・ニッケル・コバル
   ト合金粉より成る群より選ばれる少なくとも１種の粉末
   と、粒径０．４〜２．０ｍｍのセラミクス製ボール，粒
   径０．４〜２．０ｍｍのガラスビーズより成る群より選
   ばれる少なくとも１種の粒体との混合物（前者の粉末／
   後者の粒体＝４０〜９０／６０〜１０（容量比））を用
   いて機械投射することを特徴とする金属の表面処理方法
   。